KR101852195B1

KR101852195B1 - 기어 밀링 커터 뿐만 아니라 이를 위한 교체 가능한 밀링 인서트

Info

Publication number: KR101852195B1
Application number: KR1020110096586A
Authority: KR
Inventors: 얀 요한손; 토마스 소그스트룀
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2018-04-25
Also published as: EP2433735B1; JP2012066380A; CN102416508B; SE535171C2; JP5869275B2; US8708609B2; KR20120031466A; US20120076595A1; CN102416508A; SE1050996A1; EP2433735A1

Abstract

일 양태에서, 본 발명은 칩 표면 (30) 과 여유 표면 (31) 사이에 형성되고 밀링 인서트의 한 쌍의 대향하는 단부 (33) 사이에 뻗어있는 절삭 에지 (32) 를 포함하는 기어 밀링 커터 인서트에 관한 것이다. 개별 절삭 에지 (32) 는, 직선 메인 에지 (321) 에 더하여,부분 에지 (324) 를 포함하고, 이 부분 에지는 메인 에지와 단부 (33) 중 하나의 사이에 위치되고 메인 에지 (321) 보다 더 짧고 뿐만 아니라 메인 에지의 신장부의 직선 기준 라인으로부터, 더 정확하게는 단부 (33) 의 방향으로부터 최대 10°의 벗어나기 각도로 벗어난다.
추가적인 양태에서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 밀링 인서트가 구비되는 기어 밀링 커터에 관한 것이다.

Description

기어 밀링 커터 뿐만 아니라 이를 위한 교체 가능한 밀링 인서트{A GEAR MILLING CUTTER AS WELL AS A REPLACEABLE MILLING INSERT THEREFOR}

제 1 양태에서, 본 발명은 한편 기본 본체 그리고 다른 한편 다수의 교체 가능한 밀링 인서트를 포함하는 타입의 기어 밀링 커터에 관한 것이며, 이 기본 본체는 중심 축선을 중심으로 회전 가능하고 회전적으로 대칭인 기본 형상을 갖고, 기본 본체의 주변으로부터 내측으로 방사상으로 뻗어있는 2 개의 대향하는 플랭크 면을 포함하며, 상기의 다수의 교체 가능한 밀링 인서트는 플랭크 면에 장착되고 개별적으로 절삭 에지를 포함하며 이 절삭 에지는 칩 표면과 여유 표면 사이에 형성되고 대향하며 방사상으로 분리되는 밀링 인서트의 단부의 쌍 사이에 뻗어있고, 이 인서트의 일부는 기본 본체의 주변을 따라 접선적으로 이격된 위치에 놓이는 루트 (root) 인서트이고, 나머지는 접선적으로 이격되고 루트 인서트의 내측에 방사상으로 위치되는 적어도 하나의 링 대형 (formation) 으로 놓이는 플랭크 인서트이며, 방사상으로 분리된 밀링 인서트의 스윕 (sweep) 영역은 링 형상 겹침 구역에서, 더 정확하게는 다음 내측의 플랭크 인서트의 방사상의 외부 단부보다 기본 본체의 중심 축선에 더 가깝게 위치되는 적어도 루트 인서트의 방사상의 내부 단부에 의해 서로 겹친다.

제 2 양태에서, 본 발명은 또한 기어 밀링 커터 인서트 자체에 관한 것이다.

상기 언급된 타입의 기어 밀링 커터는 가장 중요하게는, 기어 휠, 치형 판, 래크 (rack) 등과 같은 여러 종류의 기계 요소의 기어 패스 (path) 를 제공하기 위한 목적으로 금속 작업물의 러핑 (roughing) 에 사용된다. 산업용 제조에서, 이러한 거친 밀링은, 밀링 커터가 개별 개쉬 (gash) 또는 치형 갭을 밀링하는 동안 작업물의 일부를 통한 회전 하에 직선적으로 (예컨대 수직으로) 이송될 때, 단계적으로 이동 가능한 홀더에서 클램프되는 작업물에 의해 보통 실행된다. 이러한 과정은, 원하는 개수의 치형부 또는 톱니 (cog) 가 생성될 때까지 다른 갭을 밀링하는 밀링 커터에 대한 새로운 위치까지 단계적으로 이동되는 홀더에 의해 반복된다. 이러한 초기의 거친 밀링의 결과는 치형부 또는 "치형 블랭크" 가 공칭적으로 미리 정해진, 정확한 형상의 치형부에 적정하게 부착되지만, 최종 치수적 정확도를 갖지는 않는 형상을 갖게 한다. 따라서, 최종적으로 원하는 치수 정확도를 달성하기 위해, 치형부를 예컨대 미세 밀링, 연삭, 호빙 등의 하나 이상의 마무리 작업으로 마무리 하는 것이 필요하다. 이와 관련하여, 해당 기술 분야 내의 치수적 정확도의 요구 사항은 종종 약 100 분의 1 밀리미터보다는, 1000 분의 1 밀리미터인 것이 지적되어야 한다. 따라서, 마지막의 마무리 공정에서, 기어 패스에서 미리 정해진 공차를 달성하기 위해 10 분의 1 밀리미터 또는 100 분의 1 밀리미터가 제거되게 된다.

기어 밀링 커터 - 뿐만 아니라 교체 가능한, 단단한 밀링 인서트를 사용하는 다른 칩 제거 공구 - 에서, 공구의 기계가공 정확성을 방해하거나 또는 전체적으로 위태롭게 할 수 있는 상이한 개수의 에러의 소스가 존재한다. 예컨대, 밀링 인서트의 제조의 결과는 이 인서트의 공칭의, 계산된 치수에 대하여 밀링 인서트가 팽창할 때 그리고 수축할 때 변할 수 있다 (에러는 ± 0.5 % 내). 밀링 인서트가 장착되는, 기본 본체의 시트가 기본 본체에서 정확하게 원하는, 솔리드한 기하학적 위치를 얻는 것은 완전히 확실하게는 보장될 수 없다. 거친 밀링된 치형부의 플랭크 표면에 영향을 미칠 수 있는 에러의 다른 소스는, 한편 구동 기계 공구의 상태 (수명), 그리고 다른 한편 진동의 발생의 위험이다.

이전에 공지된 기어 밀링 커터 (예컨대 JP 2002144129A 참조) 의 단점은 초기의 거친 밀링과 관련된 치형부의 플랭크 표면에서 규칙적으로 발생하는 불가피한 표면 결함을 억제하기 위한 어려움이다. 이러한 표면 결함은 무엇보다도 밀링 인서트의 스윕 영역이 서로 겹치는 영역에서 발생하고, 밀링된 표면에 볼록부 (예컨대, 릿지 (ridge), 벌지 등) 또는 오목부 (예컨대, 그루브, 피트, 레벨 차이) 의 형태로 번갈아가며 이들 자체가 분명해질 수 있다. 공지된 기어 밀링 커터에 의해, 이러한 표면 결함의 특징은 예측될 수 없고; 표면 결함의 어떠한 것이 뒤에 마지막 마무리 작업을 더 어렵게 만들 수 있다. 실제로, 볼록부는, 치형부의 공차가 위태롭게 되지 않으면서 예컨대 주위 표면에 대하여 연삭함으로써 제거하는 것이 비교적 간단하다. 하지만, 오목부는 상당히 더 섬세한데 이는 주위 표면층이, 매끄럽고 치수적으로 정확한 플랭크 표면이 얻어질 때까지 연삭 또는 제거되어야 하기 때문이다. 거친 밀링된 플랭크 표면이 - 가장 빈번한 경우 - 예측 불가능한 패턴으로 난잡하게 서로 번갈아 있는 오목부 뿐만 아니라 볼록부를 포함한다면, 마지막의 마무리 작업은 특히 곤란하게 된다. 다시 말하면, 미리 정해진 공차가 마지막 마무리 작업에 의해 달성될 수 없는 상당한 위험이 있고; 최악의 경우는 작업물의 폐기를 야기할 수 있다. 이러한 폐기는 마무리된 제품이 매우 높은 경제적 가치를 가질 때 (예컨대, 2,000 ㎜ 보다 큰 직경의 고가의 기어 링은 약 € 10,000 이상의 가치를 가질 수 있다) 매우 바람직하지 않다.

본 발명은 이전에 공지된 기어 밀링 커터의 상기 언급된 단점을 제거하고 거친 밀링된 치형부의 표면 결함이 예측될 수 있고 이에 의해 극복할 수 있는 기어 밀링 커터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 본 발명의 주된 목적은 거친 밀링된 치형부에서 예측 가능한 형상을 갖고 오목부와 대조적인 볼록부로 제한되는 불가피한 표면 결함을 갖는 표면, 특히 플랭크를 발생시키는 기어 밀링 커터를 제공하는 것이다.

본 발명은 마지막 마무리 작업을 제거할 수 있는 것을 주장하는 것이 아니라는 것이 여기서 미리 강조되어야 한다. 그렇지만, 본 발명은 각각의 러핑 기어 밀링 커터가 에러의 소스에 의해 불가피하게 손상되고, 이는 완전한 기계가공 완성을 불가능하게 하며, 마지막 마무리 작업이 항상 요구된다는 것에 대한 이해를 기본으로 한다. 따라서, 본 발명의 주된 목적은 무엇보다도 비싼 작업물의 기어 패스의 바람직한 공차가 유지되는 것을 보장하면서 최종 기계가공의 실현을 용이하게 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 주된 목적은 청구항 제 1 항의 특징부에 규정된 특징에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 기어 밀링 커터의 바람직한 실시형태는 종속 청구항 제 2 항 내지 제 8 항에서 더 나타나 있다.

특별한 양태에서, 본 발명은 또한 기어 밀링 커터 인서트 자체에 관한 것이다. 상기 기어 밀링 커터 인서트의 특징은 독립 청구항 제 9 항에 나타나 있으며, 게다가 그의 바람직한 실시형태는 종속 청구항 제 10 항 내지 제 16 항에 규정되어 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 기어 밀링 커터의 분해 사시도이다.
도 2 는 디스크 형상 작업물의 기계가공 동안 기어 밀링 커터를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 공구의 측면도이다.
도 4 는 기어 밀링 커터에 포함되는 루트 인서트의 확대 사시도이다.
도 5 는 도 4 에 따른 루트 인서트의 평면도이다.
도 6 은 상기 루트 인서트의 측면도이다.
도 7 은 루트 인서트의 일 단부 부분의 기하학적 형상을 나타내는 확대 개략도이다.
도 8 은 기어 밀링 커터에 포함되고 본 발명에 따른 플랭크 인서트의 사시도이다.
도 9 는 도 8 에 따른 플랭크 인서트의 평면도이다.
도 10 은 플랭크 인서트의 측면도이다.
도 11 은 플랭크 인서트의 단부 부분의 기하학적 형상 디자인을 나타내는 확대 개략도이다.
도 12 는 본 발명에 따른 밀링 커터의 2 개의 서로 겹치는 밀링 인서트의 기하학적 형상을 나타내는 확대 개략도이다.
도 13 은 밀링 인서트 사이의 대안적인 겹침 관계를 나타내는 도 12 와 유사한 도면이다.
도 14 는 밀링 인서트의 단부와 관련된 본 발명의 기하학적 특징을 나타내는 개략도이다.

도 1 내지 도 3 에서, 본 발명에 따라 만들어지고 기본 본체 (1) 와 다수의 밀링 인서트 (2, 3) 를 포함하는 기어 밀링 커터가 나타나 있다. 기본 본체 (1) 는 중심 축선 (C) 을 중심으로 회전 가능하고 회전적으로 대칭인 기본 형상을 갖는다. 따라서, 기본 본체는 공통 주변 (5) 으로부터 방사상으로 내측으로 뻗어있는 2 개의 대향하는, 미러-대칭형 플랭크 면 (flank side; 4) 을 포함한다. 이러한 경우, 플랭크 면 (4) 은 원뿔형 형상을 갖고, 이는 기본 본체에 원반형 기하학적 형상을 부여한다. 전통적인 방식에서, 교체 가능한 밀링 인서트 (2, 3) 는 단단하고, 마모가 거의 없는 재료, 예컨대 초경합금으로 이루어지며, 기본 본체 (1) 는 더 연성 재료, 보통 강으로 제조된다.

당업자에 의해 루트 인서트라고 명명된, 밀링 인서트 (2) 는 기본 본체의 주변의 중간 근처에 장착되고, 밀링 인서트 (3) 는 기본 본체의 플랭크 면 (4) 을 따라 장착되며 플랭크 인서트로 명명된다. 나타낸, 바람직한 실시형태에서, 모든 밀링 인서트 (2, 3) 는 역전 가능하고 다수의 번갈아 있는 유용한 절삭 에지를 포함한다. 개별 밀링 인서트는 스크류 (6) 에 의해 기본 본체에 고정되고, 게다가 쓰레드된 섕크 (7) 는 부분적으로 원뿔형 형상을 갖는 헤드 (8) 를 포함한다. 장착시, 루트 인서트 (2) 는 시트 또는 인서트 시트 (9) 에 놓이고, 이 시트는 기본 본체의 주변 (5) 을 향해 개방되어 있고 접선 지지 표면 (10) 뿐만 아니라 스크류 (6) 를 위한 쓰레드된 구멍 (12) 이 개구되는 측면 지지 표면 (11) 을 포함한다. 이러한 경우, 방사상 지지 표면 (13) 이, 밀링 인서트 (2) 내측에 방사상으로 분리 가능하게 장착되는, 특히 단단한 지지판 (14) (예컨대 초경합금) 에 형성된다. 루트 인서트 (2) 는 그의 장착된 상태에서 주변 (5) 으로부터 다소 돌출하는 그의 방사상의 외부 단부를 갖는 것이 명백하다.

개별 플랭크 인서트 (3) 는 주변 (5) 으로부터 방사상으로 이격되어 있고 평행육면체의 기본 형상을 갖는 시트 (15) 에 장착된다. 이러한 시트 (15) 에, 법선 지지 표면 (16) 과 밀링 인서트 (3) 가 나사 결합되는 측면 지지 표면 (17) 이 포함된다.

다른 점에서, 기본 본체 (1) 는, 2 개의 상이한 타입의 키 홈 (key way) (20, 21) 이 구동 스핀들 (도시되지 않음) 로부터 밀링 커터에 토크를 전달하기 위해 연결되는 관통공 (19) 을 갖는 허브 부품 (18) 을 포함한다.

기본 본체는 밀링 커터의 회전 방향 (R) 으로 볼 때, 각각의 밀링 인서트 (2, 3) 의 전방에 위치되는 칩 갭 (22, 23) 을 포함하는 것이 또한 지적되어야 한다.

도 2 에서, 밀링 커터는 이러한 경우 실제로 선회 가능한 홀더 (도시되지 않음) 에 고정되는 링 또는 원형 디스크의 형상을 갖고, 이에 의해 디스크는 밀링 커터의 작업 위치까지 단계적으로 선회될 수 있는 작업물 (24) 의 기계가공과 관련하여 나타나 있다. 밀링 커터는 그 후, 인접한 갭과 함께 치형부 또는 톱니 (26) 의 범위를 정하는 개쉬 또는 치형 갭 (25) 을 밀링하기 위해 수직으로 이동 가능하다 (이중 화살표 참조). 치형부 (26) 는 마루 (crest) (27) 뿐만 아니라 개별 갭 (25) 의 공통 바닥부 (29) 를 향하여 수렴하고, 이러한 경우 평면 또는 "직선" 인 2 개의 플랭크 (28) 를 포함한다. 2 개의 갭 바닥부 (29) 에 의해 둘러싸이는 개별 치형부 (26) 의 내부 부분은 "루트" 라고 명명된다. 이러한 경우, 밀링 커터의 주변 루트 인서트 (2) 는 개별 갭 (25) 에 둥근 바닥부 (29) 를 형성하기 위한 목적을 가지며, 플랭크 인서트 (3) 는 평면 또는 직선 치형부 플랭크 (28) 를 형성해야 한다.

개별 루트 인서트 (2) 의 디자인을 상세하게 나타내고 있는 도 4 내지 도 7 이 이제 참조된다. 나타낸, 바람직한 실시형태에서, 밀링 인서트 (2) 는 양면이고 역전 가능하며, 뿐만아니라 게다가 밀링 인서트가 기본 본체 (1) 의 2 개의 대향하는 플랭크 면 (4) 중 하나에 사용될 수 있도록 형성된다. 이러한 이유로 인해, 밀링 인서트에는 한 쌍의 평면 및 일반적으로 31 로 나타낸 서로 나란한 표면이 형성되고, 이들은 시트 (9) 의 측면 지지 표면 (11) 에 대한 바닥 표면으로서 그리고 여유 표면으로서 번갈아가면 사용될 수 있다. 하지만, 그 이후로 이러한 표면 (31) 은 단지 "여유 표면" 이라고 명명한다. 또한, 2 개의 대향하는 칩 표면 (30) 이 포함되고, 여유 표면과 유사하게 이 표면은 평면이고 서로 나란하다. 각각의 개별 칩 표면 (30) 은 개별 여유 표면 (31) 과 90°의 각도를 형성한다. 표면 (30, 31) 이 만나는 에지를 따라 (도 4 참조), 32 로 나타낸 절삭 에지가 따라서 형성된다. 각각의 칩 표면 (30) 을 따라, 밀링 인서트의 역전을 가능하게 하기 위해 2 개의 이러한 절삭 에지 (32) 가 있다. 개별 칩 표면 (30) 은 평면 표면의 형태로 2 개의 대향하는 단부 (33) 사이에 뻗어있고, 예에서 칩 표면 (30) 에 수직으로 뻗어있다.

2 개의 절삭 에지 (32) 를 서로로부터 기능적으로 분리시키기 위해, 도 6 에서 (하지만 다른 도면에서는 그렇지 않음), 절삭 에지에 각각 접미사 (a 및 b) 가 제공되어 있다. 게다가, 2 개의 단부는 33a 및 33b 로 각각 나타내었다. 칩 제거를 위해 절삭 에지 (32a) 를 사용하기 위한 목적으로, 루트 인서트가 기본 본체의 부속적인 시트 (9) 에 장착될 때, 단부 (33a) 는 방사상으로 외측으로 선회되고, 단부 (33b) 는 기본 본체의 중심을 향해 방사상으로 내측으로 선회된다. 31b 로 나타낸 여유 표면은 그 후 시트 (9) 의 측면 지지 표면 (11) 에 대하여 프레스되고, 여유 표면 (31a) 은 시트로부터 외측으로 노출된다.

여유 표면 (31) 의 평면 부분 (311) 에 인접한 직선 메인 에지 (321) 에 더하여, 개별 절삭 에지 (32) 는 322, 323, 324 및 325 로 나타낸 다수의 부분 에지를 포함한다. 이들 가운데, 부분 에지 (322) 는 아치형이고 적절한 아치 반경 (r₁) (도 7 참조) 을 가지며, 부분 에지 (323) 는 직선이다. 개별 개쉬 (25) 에서 반원의 둥근 오목한 바닥부 (29) 를 형성하기 위한 목적을 갖는, 아치형 부분 에지 (322) 는 메인 에지 (321) 에 연결되고 뿐만아니라 메인 에지 (321) 에 접선이 됨으로써 부분 에지 (323) 에도 연결된다. 직선 부분 에지 (323) 는 반경 (r₂) 을 갖는 종래의 반경 천이부 (326) 를 통하여 단부 표면 (33) 의 비활성, 직선 에지 (327) 로 변형된다. 부분 에지 (322) 를 포함하는 절삭 에지의 단부에 대하여, 본 발명에 따른 밀링 인서트 (2) 는 공지된 루트 인서트와 본질적으로는 상이하지 않다.

루트 인서트 (2) 가 더 상세하게 설명되기 전에, 방사상으로 분리된 밀링 인서트 (2, 3) 가 어떻게 상이한 스윕 영역을 갖는지를 나타내는 도 3 이 참조된다. 회전의 방향에서 볼 때 루트 인서트 (2) 뒤에 나타낸 제 1 스윕 영역은 S1 으로 나타내었다. 스윕 영역이 원형의 링 형상이고 루트 인서트의 길이 (L) 에 의해 결정되는 폭 또는 방사상의 신장부를 갖는 것은 자명해야 한다 (도 5 참조). 도 3 에서, 회전적으로 뒤따르는 외부 플랭크 인서트의 뒤에, 상기 인서트의 스윕 영역 (S2) 이 더 나타나 있다. 다음에 뒤따르는 내부 플랭크 인서트 (3) 의 스윕 영역은 S3 으로 나타내었다. 루트 인서트 (2) 의 방사상의 내부 단부가 뒤따르는 플랭크 인서트 (3) 의 방사상의 외부 단부보다 기본 본체의 중심 축선 (C) 에 더 가깝게 위치되어 있다는 것에 의해, 2 개의 스윕 영역 (S1 및 S2) 은 Z1 으로 나타낸 링 형상 겹침 구역에서 서로 겹칠 것이다. 플랭크 인서트 (3) 의 각각의 외부 및 내부의 스윕 영역 (S2 및 S3) 사이에, Z2 로 나타낸 겹침 구역이 유사한 방식으로 존재한다. 이러한 겹침 구역은 외부 플랭크 인서트 (3) 의 내부 단부가 내부 플랭크 인서트 (3) 의 외부 단부보다 중심 축선 (C) 에 더 가깝게 위치되는 결과로서 얻어진다.

이와 관련하여, 상이한, 접선적으로 이격된 밀링 인서트는 시간에 따라 분리되는 단계에서 작업물과 연결되어 파내는 것을 명심해야 한다. 예컨대, 루트 인서트 (2) 가 작업물의 특정한 기하학적 위치를 지나고, 깊이가 밀링 커터의 이송에 따라 상이한 원형 "슈트 (chute)" 를 파낼 때, 회전적으로 뒤따르는, 외부 플랭크 인서트는 짧은 순간 이후에서야 동일한 기하학적 위치를 지나고, 이러한 이유로 내측에 있고 겹침 구역 (Z1) 에 위치되는 교차 지점 또는 아치 라인을 따라 제 1 슈트를 절단하는 슈트를 발생시킨다. 동일한 현상이 플랭크 인서트 사이의 겹침 구역 (Z2) 에서 또한 물론 발생한다.

치형부의 플랭크의 마지막 마무리를 더 어렵게 할 수 있는, 초기에 설명된 예측 불가능한 표면 결함은 가장 중요하게는 스윕 영역 사이의 겹침 구역에서 발생하고, 이러한 결함은 이전에 공지된 기어 밀링 커터 인서트의 절삭 에지의 겹치는 단부 부분이 밀링 인서트의 단부 표면까지 모두 직선이고 상당히 날카로운 코너 (이러한 경우 코너 구역이 아주 작은 반경을 갖는 전통적인 반경 천이부라고 하더라도) 를 통하여 단부 표면으로의 변형으로 인한 것이다. 한 쌍의 상호 작용하는 밀링 인서트가 미리 정해진, 원하는 공간 위치에 대하여 하나 또는 다른 방식으로 일탈 (dislocate) 되거나, 또는 형상 결점을 갖는다면, 만들어지는 치형부의 플랭크 안으로 상이한 깊이로 파내는 위험이 겹침 구역의 코너에서 발생하고 이는 이 코너에서 여러 종류의 기형이 일어나게 한다. 예측 불가능한 이러한 기형은 오목부 (그루브, 리세스 등) 뿐만아니라 볼록부 (마루, 릿지 등) 일 수 있고, 오목부 뿐만 아니라 볼록부는 불합리한 방식으로 난잡하게 발생할 수 있다. 다시 말하면, 치형부 플랭크의 거친 밀링된 표면은 사전에 정해지거나 또는 미리 계산될 수 없는 특징 또는 형상을 얻게 될 것이다.

본 발명에 따른 밀링 인서트가 메인 에지 (321) 가 단부 표면 (33) 을 따라 비활성 에지 (327) 로 변형되는 영역의 종래의 반경 천이부 (325) 뿐만 아니라, 추가적인 부분 에지 (324) 도 또한 포함하는 것을 볼 수 있는 도 4 내지 도 7 이 이제 다시 참조된다. 이러한 부분 에지 (324) 의 기하학적 다자인은 도 14 에 확대된 축척으로 나타나 있다. 밀링 인서트의 본 바람직한 실시형태에서, 부분 에지 (324) 는 단부 지점 (EP1 및 EP2) 사이에 뻗어있는 원형 아치에 의해 기하학적으로 규정되고 아치형이 된다. 원형 아치의 반경은 r₃ 로 나타내었고 그의 현 (chord) 은 CH 로 나타내었다. 부분 에지 (324) 의 특징은 이 부분 에지가 메인 에지 (321) 보다 더 짧고, 뿐만 아니라 이는 메인 에지의 신장부의 직선 기준 라인 (RL) 으로부터 벗어난다는 것이다. 더 정확하게는, 부분 에지 (324) 는

로 나타낸 벗어나기 각도 (기준 라인 (RL) 과 현 (CH) 사이의 각도) 로 밀링 인서트의 단부 표면 (33) 의 방향으로 연속적으로 벗어난다. 부분 에지 (324) 의 원의 가상의 공간에 포함되는, 즉 방사상 라인 (A) 인, 2 개의 방사상 라인 중 하나는 직선 메인 에지 (321) 와 직각을 형성한다. 다시 말하면, 지점 (EP1) 은 메인 에지 (321) 와 부분 에지 (324) 사이에 접선 지점을 형성한다.

메인 에지 (321) 에 대하여 수직으로 뻗어있는 평면 단부 표면 (33) 의 에지 (327) 와 부분 에지 (324) 사이에, 이러한 경우, 반경 (r₄) 을 갖는 종래의 반경 천이부 (325) 가 또한 형성된다. 도 14 에서 육안으로 볼 수 있듯이, 부분 에지 (324) 의 아치 반경 (r₃) 은 반경 천이부의 반경 (r₄) 보다 상당히 더 크다. 따라서, 밀링 인서트의 양산형 (prototype) 디자인에서, r₄ 는 1 ㎜ 이고, r₃ 은 13 ㎜ 이다. 원형 구역의 아치 각도 (β) 는 벗어나기 각도 (

) 보다 더 크다는 것이 지적되어야 한다.

개별 플랭크 인서트 (3) 의 기하학적 디자인은 도 8 내지 도 11 에서 상세하게 나타나 있다. 루트 인서트 (2) 와 마찬가지로, 플랭크 인서트 (3) 는 한 쌍의 대향하는 칩 표면 (30), 한 쌍의 대향하는 여유 표면 (31), 그리고 한 쌍의 대향하는 단부 표면 (33) 을 포함한다. 각각의 칩 표면 (30) 을 따라, 2 개의 절삭 에지 (32) 가 형성되고, 이는 루트 인서트 (2) 의 절삭 에지와 같이 직선 메인 에지 (321) 그리고 메인 에지와 2 개의 단부 표면 (33) 사이에 위치되는 2 개의 부분 에지를 포함한다 (도 8 및 도 9 참조). 하지만, 루트 인서트 (2) 의 절삭 에지와 대조적으로, 플랭크 인서트 (3) 의 개별 절삭 에지 (32) 는, 다른 인접한 밀링 인서트의 유사한 겹침 부분 에지의 스윕 영역을 겹치게 하기 위한 목적을 갖는 2 개의 동일한 부분 에지 (324) (이후에 "겹침 부분 에지" 라고 명명함) 를 포함한다. 다시 말하면, 플랭크 인서트 (3) 는 루트 인서트 (2) 에 포함되는 갭 바닥부 형성 부분 에지 (322) 가 없다.

루트 인서트 (2) 와 마찬가지로, 플랭크 인서트 (3) (도 10 참조) 는 여유 표면 (31) 에 수직으로 뻗어있고, 링 형상 숄더부 (36) 에 의해 분리되는 깔때기 형상 공동 (35) 을 통하여 여유 표면에 개구되어 있는 관통공 (34) 을 포함한다. 사용되는 절삭 에지 (32) 가 어느 것인지와 관계 없이, 즉 부속적인 시트의 측면 지지 표면 (11, 17) 으로부터 외측으로 향하는 여유 표면 (31) 이 어느 것인지와 관계 없이, 스크류 (6) 의 헤드 (8) (도 1 참조) 는 공동 (35) 에 카운터싱크될 수 있고 숄더부 (36) 에 대하여 조여질 수 있다.

루트 인서트 (2) 뿐만 아니라 플랭크 인서트 (3) 에서, 겹침 부분 에지 (324) 는 개별 절삭 에지 (32) 의 직선 메인 에지 (321) 보다 상당히 더 짧다. 이는, 일반적으로 인정하는 바와 같이 - 간단함을 위해 - 평면 입면도에서 상이한 에지 부분의 길이를 나타내며, 따라서 완전히 정확한 선형 치수를 나타내는 것을 요구하지 않지만, 다양한 길이 사이의 비율로 양호하게 나타내는 도 5 및 도 9 에서 가장 잘 나타나 있다.

밀링 커터의 양산형 디자인에서, 루트 인서트 (2) 는 24 ㎜ 의 전체 길이 (L) (도 5 참조), 14 ㎜ 의 폭 (W), 뿐만 아니라 7 ㎜ 의 두께 (T) 를 갖는다. 여기서, 직선 메인 에지 (321) 의 길이 (L1) 는 15.8 ㎜ 이고, 겹침 부분 에지 (324) 는 1.6 의 길이 (L2) 를 갖는다. 동시에, 반경 천이부 (325) 의 반경 (r₄) 은 1 ㎜ 이다. 여기서, 겹침 부분 에지 (324) 의 반경 (r₃) 은 (도 15 참조) 13 ㎜ 이다. 이는 예에서 4 ㎜ 인, 갭 바닥부 형성부분 에지 (322) 의 아치 반경 (r₁) 과 비교되어야 한다. 다시 말하면, 겹침 부분 에지 (324) 의 아치 반경 (r₃) 은 갭 바닥부 형성 부분 에지 (322) 의 아치 반경 (r₁) 보다 수 배 더 크다. 예에서, 겹침 부분 에지 (324) 의 길이 (L2) 는 메인 에지 (321) 의 길이 (L1) 의 대략 1/10 (=10%) 이다. 실제로, 이러한 관계는 물론 변할 수 있다. 하지만, L2 는 L1 의 적어도 5 % 그리고 최대 20 % 이어야 한다.

또한, 양산형 디자인에서, 겹침 부분 에지 (324) 의 벗어나기 각도 (

) 는 대략 3°이다 (도 15 의 각도

는 명백함을 위해 과도하게 크게 나타낸 것을 알아야 함). 또한 이러한 각도는 변할 수 있지만, 적어도 0.5°그리고 최대 10° 의 양으로 변해야 한다. 적절하게는,

는 1 ~ 5°내이다.

도 8 내지 도 11 의 참조에 의해, 양산형 디자인의 개별 플랭크 인서트 (3) 는 20 ㎜ 의 길이 (L), 14 ㎜ 의 폭 (W), 뿐만 아니라 8 ㎜ 인 두께 (T) 를 갖는 것이 지적되어야 한다. 이러한 경우, 부분 에지 (324) 의 (돌출된) 길이 (L2) 는 1.5 ㎜ 이고 메인 에지 (321) 의 길이 (L1) 는 16 ㎜ 이고, 반경 천이부는 0.5 ㎜ 의 반경 (r₄) 을 갖는다. 밀링 인서트의 모든 4 개의 겹침 부분 에지 (324) 는 동일하고, 이러한 경우의 부분 에지의 벗어나기 각도 (

) 는 대략 1°인 것이 자명해야 한다.

상기로부터, 겹침 부분 에지 (324) 는 갭 바닥부 형성 부분 에지 (322) 의 반경 (r₁) (= 4㎜) 보다 상당히 더 큰 반경 (r₃) (〉12 ㎜) 을 갖는다는 것이 나타나 있다. 실제로, r₃ 는 밀링 인서트의 두께 (T) 보다 더 커야하는 반면 r₁ 은 더 작다 (다시 말하면, 부분 에지 (322) 를 규정하는 원형 아치의 중심이 밀링 인서트 내측에 위치되고, 부분 에지 (324) 의 원형 아치의 중심은 밀링 인서트 외측에 위치된다).

밀링 커터의 대표적인, 바람직한 실시형태에서, 루트 인서트 (2) 뿐만 아니라 플랭크 인서트 (3) 는 칩 표면 (30) 이 여유 표면 (31) 과 직각을 형성하는 결과로서 네거티브 (negative) 한 절삭 기하학을 갖는다. 이와 관련하여, 절삭 에지의 형상은 여유 표면의 연결 부분의 형상에 의해 결정된다. 따라서, 메인 에지 (321) 는 여유 표면 (31) 의 연결 부분 (311) 이 평면인 것의 결과로서 그의 직선 형상을 얻게 되고, 부분 에지 (322 및 324) 는 연결 표면 부분 (312, 314) 이 볼록하게 아치형 형상을 갖는 것의 결과로서 부분 에지의 아치 형상 (도 4 및 도 8 참조) 을 얻게 된다. 개별 여유 표면 (31) 의 평면 부분 (311) 과 2 개의 볼록한 표면 부분 (312, 314) 사이의 경계 라인은 37, 38 로 나타내었고, 39 는 표면 부분 (312) 과 부분 에지 (323) 에 연결되는 부분 표면 (313) 사이의 경계 라인을 나타낸다. 유사한 방식으로, 표면 부분 (314) 은 경계 라인 (38) 뿐만 아니라 반경 천이부 (325) 에 연결되는 아치형 표면 부분으로의 경계 라인 (40) 에 의해 범위가 정해진다.

본 발명의 기능 및 이점

도 2 에 나타낸 방식으로 개쉬를 밀링하는 동안, 각각의 개별 루트 인서트 (2) 는, 직선 메인 에지 (321) 가 치형부 플랭크 (28) 의 최내부의, 평면 부분을 발생할 때와 동시에, 부분 에지 (322) 에 의해 개쉬 (25) 의 둥근 바닥부 (29) 의 절반을 밀링할 것이다. 치형부 플랭크 (28) 의 나머지 부분은 방사상으로 분리된 플랭크 인서트 (3) 에 의해 밀링될 것이다. 이렇게 함으로써, 연속적인 치형부 플랭크는 밀링 인서트가 상기 언급된 겹침 구역에서 서로 겹치는 것의 결과로서 얻어진다. 이러한 겹침 구역 (Z1) 이 도 12 및 도 13 에 확대된 축척으로 개략적으로 나타나 있고, 지점 (EP1) 은 개별 절삭 에지의 직선 메인 에지 (321) 와 연결하는, 아치형 부분 에지 (324) 사이의 천이부를 나타내고 (도 4 및 도 8 의 경계 라인 (38) 과 비교), EP2 는 부분 에지 (324) 와 반경 천이부 (325) 사이를 나타낸다 (도 4 및 도 8 의 경계 라인 (40) 참조). 도 12 및 도 13 에서, 좌측 밀링 인서트는 실선으로 윤곽을 나타낸 루트 인서트 (2) 인것으로 추정되고, 우측은 루트 인서트를 회전적으로 뒤따르는 것을 나타내기 위해 부분적으로는 파선에 의해 나타낸 플랭크 인서트 (3) 이다. 도 12 에서, 2 개의 상호 작용하는 절삭 에지의 직선 메인 에지 (321) 가 공통 평면에 위치되고, 가상의 교차 지점 (P) 이 메인 에지의 단부 지점 (EP1) 사이의 중간에 위치되는 이상적인 경우가 나타나 있다. 이러한 상태에서, 메인 에지는 높이 (H) 를 갖는 마루 또는 릿지 (43) 에서 서로 만나는 아치형 부분 표면 (42) 으로 변형되는 2 개의 평면 부분 표면 (41) 을 발생시킨다.

도 13 에 따른 예에서, 어떠한 이유 (인서트 제조시의 불량, 기본 본체의 인서트 시트의 불충분한 정확도 등) 로 밀링 인서트 (2, 3) 가 서로에 대하여 그의 이상적인, 바람직한 위치로 추정되지 않는지가 나타나 있다. 당업자에 의해, 이러한 현상은 "미스 매치 (mis-match)" 라고 명명된다. 따라서, 이러한 경우, 직선 메인 에지 (321) 는 더이상 공통 평면에 위치되지 않는다. 게다가, 직선 메인 에지는 겹침 구역 (Z) 이 증가하는 방식으로 서로에 대하여 직선적으로 변위되었다. 이러한 미스 매치에도 불구하고, 불가피한 표면 결점은 겹침 구역에 위치되는 리지 (43) 의 형태로 여전히 볼록부로 있을 것이다.

도 12 및 도 13 의 축척은 극도로 확대된 것이 강조되어야 한다. 실제로, 높이 (H), 즉 작업물의 주위 평면 표면 (41) 과 릿지 (43) 의 마루 사이의 레벨 차이는 따라서 매우 작을 수 있고 1/100 ~ 1/1,000 ㎜ 내일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 릿지는 오목부보다는, 뚜렷한 볼록부를 형성한다. 다시 말하면, 본 발명의 겹침 부분 에지 (324) 의 특징은 밀링 인서트가 반복 가능하고 신뢰할 수 있는 방식으로 예측 가능하고, 매끄러운 파장 형상을 갖고 표면에 그루브, 스크래치 또는 다른 리세스의 형태로 억제하기 어려운 표면 결점이 없는 표면을 항상 발생하는 것을 보장한다. 이러한 방식으로, 치형부 또는 톱니의 마지막 마무리는, 무엇보다도 예컨대 비싼 작업물의 미리 정해진 공차를 충족시키는 가능성에 대하여 현저하게 용이하게 된다.

본 발명의 가능한 변경

본 발명은 도면에 도시된 기어 밀링 커터 인서트의 실시형태로만 제한되지 않는다. 따라서, 밀링 인서트의 형상 및 치수는 이하의 청구항의 범위 내에서 최대로 변할 수 있다. 다른 것들 가운데, 특징적 겹침 부분 에지는 아치형 대신 직선일 수 있다 (r₃ = ∞). 밀링 인서트의 비활성 단부 표면의 에지에 대하여 어떠한 반경 천이부 없이 겹침 부분 에지를 형성하는 것이 또한 가능하다. 다시 말하면, 부분 에지는 날카로운 코너를 통하여 에지로 변형될 수 있는데, 이는 이러한 코너가 부분 에지 (324) 의 교차 지점 (P) 의 지점 외측에 위치되게 되기 때문이다 (도 12 및 도 13 참조). 또한, 벗어나기 각도 뿐만 아니라 특징적 겹침 부분 에지의 길이는 바람직한 이송 및 바람직한 표면 마무리에 따라 넓은 제한 내에서 변할 수 있다. 게다가, 밀링 인서트는 포지티브한 절삭 기하학, 즉 90°미만의 절삭 에지 각도로 형성될 수 있다. 밀링 인서트는 2 이상의 절삭 에지를 포함함으로써 반드시 역전 가능할 필요는 없게 된다. 따라서, 본 발명의 특징적 형상을 갖는 단지 하나의 절삭 에지를 갖는 밀링 인서트를 제조하는 것이 가능하다.

결론으로, "직선" 메인 에지의 개념은 광범위하게 해석되어야 한다는 것이 지적되어야 한다. 이러한 단어의 적절한 의미의 완전히 직선인 것 대신, 메인 에지는 약간 캠버형 (cambered) 일 수 있고, 예컨대 캠버 반경은 1,000 ㎜ 이상일 수 있다.

Claims

한편 기본 본체 (1) 그리고 다른 한편 다수의 교체 가능한 밀링 인서트 (2, 3) 를 포함하는 기어 밀링 커터로서, 이 기본 본체는 중심 축선 (C) 을 중심으로 회전 가능하고 회전적으로 대칭인 기본 형상을 갖고, 기본 본체의 주변 (5) 으로부터 내측으로 방사상으로 뻗어있는 2 개의 대향하는 플랭크 면 (4) 을 포함하며, 상기의 다수의 교체 가능한 밀링 인서트는 플랭크 면 (4) 에 장착되고 개별적으로 절삭 에지 (32) 를 포함하며 이 절삭 에지는 칩 표면 (30) 과 여유 표면 (31) 사이에 형성되고 대향하며 방사상으로 분리되는 밀링 인서트의 단부 (33) 의 쌍 사이에 뻗어있고, 이 인서트의 일부는 기본 본체의 주변 (5) 을 따라 접선적으로 이격된 위치에 놓이는 루트 인서트 (2) 이고, 나머지는 접선적으로 이격되고 루트 인서트의 내측에 방사상으로 위치되는 적어도 하나의 링 대형으로 놓이는 플랭크 인서트 (3) 이며, 방사상으로 분리된 밀링 인서트의 스윕 영역 (S1, S2, S3) 은 링 형상 겹침 구역 (Z1, Z2) 에서, 다음 내측의 플랭크 인서트 (3) 의 방사상의 외부 단부보다 기본 본체의 중심 축선 (C) 에 더 가깝게 위치되는 적어도 루트 인서트 (2) 의 방사상의 내부 단부 (33) 에 의해 서로 겹치는 기어 밀링 커터에 있어서, 상기 개별 밀링 인서트 (2, 3) 의 절삭 에지 (32) 는, 직선 메인 에지 (321) 에 더하여, 부분 에지 (324) 를 포함하고, 이 부분 에지는 직선 메인 에지 (321) 와 상기 단부 (33) 중 하나 사이에 위치되며 메인 에지 (321) 보다 더 짧고 뿐만 아니라 메인 에지 (321) 의 신장부의 직선 기준 라인 (RL) 으로부터 밀링 인서트의 단부 (33) 의 방향으로, 최대 10°의 벗어나기 각도 (
) 로 벗어나고, 루트 인서트 (2) 의 절삭 에지 (32) 는 부분 에지 (324) 의 단부 지점 (EP1, EP2) 사이의 어딘가에 위치되는 교차 지점 (P) 의 지점에서 플랭크 인서트 (3) 의 절삭 에지 (32) 와 겹치는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 1 항에 있어서, 상기 벗어나기 각도 (
) 는 적어도 0.5°인 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 1 항에 있어서, 상기 개별 밀링 인서트 (2, 3) 는 2 개의 평면 그리고 서로 나란한 여유 표면 (31), 뿐만 아니라 동일한 칩 표면 (30) 을 따르는 2 개의 절삭 에지 (32) 를 포함함으로써 역전 가능한 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 3 항에 있어서, 상기 개별 밀링 인서트 (2, 3) 는 2 개의 대향하는 칩 표면 (30), 그리고 2 개의 칩 표면 (30) 의 각각 하나를 따르는 한 쌍의 절삭 에지 (32) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 3 항에 있어서, 관통공 (34) 이 개별 밀링 인서트 (2, 3) 의 2 개의 여유 표면 (31) 사이에 뻗어있고, 스크류 (6) 의 헤드 (8) 가 카운터싱크되는 깔때기 형상 공동 (35) 을 통하여 여유 표면에 개구되는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 밀링 인서트 (2, 3) 의 상기 부분 에지 (324) 는 원형 아치에 의해 기하학적으로 규정되는 것에 의한 아치형이고, 원형 아치의 현 (CH) 은 부분 에지의 벗어나기 각도 (
) 를 결정하고, 이 아치는 밀링 인서트의 두께 (T) 보다 더 큰 반경 (r₃) 을 갖는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 6 항에 있어서, 상기 루트 인서트 (2) 의 절삭 에지 (32) 는, 메인 에지 (321) 에 더하여, 메인 에지에 연결되고 상이한 형상을 갖는 2 개의 부분 에지, 즉 겹침 목적을 위한 부분 에지 (324) 뿐만 아니라 개쉬의 바닥부의 형성을 위해 의도되고 밀링 인서트의 두께 (T) 보다 더 작은 아치 반경 (r₁) 을 갖는 아치형 부분 에지 (322) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
제 6 항에 있어서, 상기 플랭크 인서트 (3) 의 절삭 에지 (32) 는, 메인 에지 (321) 에 더하여, 겹치기 위해 그리고 절삭 에지로 변형되기 위해 의도되는 2 개의 동일한 부분 에지 (324) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터.
적어도 하나의 루트 인서트 (2) 및 적어도 하나의 플랭크 인서트 (3) 를 포함하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트에 있어서, 상기 루트 및 플랭크 인서트 각각은 칩 표면 (30) 과 여유 표면 (31) 사이에 형성되고 각각의 밀링 인서트의 한 쌍의 대향하는 단부 (33) 사이에 뻗어있는 절삭 에지 (32) 를 포함하고, 상기 절삭 에지 (32) 는, 직선 메인 에지 (321) 에 더하여, 상기 루트 인서트 및 다음 내측의 플랭크 인서트 사이에 방사상으로 겹치기 위한 부분 에지 (324) 를 포함하고, 이 부분 에지는 직선 메인 에지 (321) 와 상기 단부 (33) 중 하나 사이에 위치되며 메인 에지 (321) 보다 더 짧고 뿐만 아니라 메인 에지의 신장부의 직선 기준 라인 (RL) 으로부터 벗어나고, 상기 단부 (33) 의 방향으로 그리고 최대 10°의 벗어나기 각도 (
) 로 벗어나는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 9 항에 있어서, 상기 벗어나기 각도 (
) 는 적어도 0.5°인 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 9 항에 있어서, 2 개의 평면 그리고 서로 나란한 여유 표면 (31), 뿐만 아니라 동일한 칩 표면 (30) 을 따르는 2 개의 절삭 에지 (32) 를 포함함으로써 역전 가능한 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 11 항에 있어서, 2 개의 대향하는 칩 표면 (30), 그리고 2 개의 칩 표면 (30) 의 각각의 하나를 따르는 한 쌍의 절삭 에지 (32) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 11 항에 있어서, 관통공 (34) 이 2 개의 여유 표면 (31) 사이에 뻗어있고 스크류 (6) 의 헤드 (8) 가 카운터싱크될 수 있는 깔때기 형상 공동 (35) 을 통하여 여유 표면에 개구되는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부분 에지 (324) 는 원형 아치에 의해 기하학적으로 규정되는 것에 의한 아치형이고, 원형 아치의 현 (CH) 은 부분 에지의 벗어나기 각도 (
) 를 결정하고, 이 아치는 밀링 인서트의 두께 (T) 보다 더 큰 반경 (r₃) 을 갖는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루트 인서트 (2) 는, 상기 절삭 에지 (32) 가, 메인 에지 (321) 에 더하여, 메인 에지에 연결되고 상이한 형상, 즉 상기 다음 내측의 플랭크 인서트를 방사상으로 겹치기 위한 상기 부분 에지 (324) 뿐만 아니라 개쉬에 바닥부를 형성하기 위한 볼록한 부분 에지 (322) 인 2 개의 부분 에지를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플랭크 인서트 (3) 는, 상기 절삭 에지 (32) 가, 메인 에지 (321) 에 더하여, 상기 루트 인서트 및 추가의 다음 내측의 플랭크 인서트를 겹치기 위해 그리고 상기 메인 에지 (321) 로 변형되기 위해 의도되는 2 개의 동일한 부분 에지 (324) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 밀링 커터 인서트들의 세트.